专利名称：一种空心纳米金粉体材料的制备方法
技术领域：
本发明属于一种空心纳米金粉体材料的制备方法。
背景技术：
中空结构的金纳米材料不仅具有比表面积高、密度较低的特点，而且 与非中空金属纳米材料相比有着新的物理化学性能，同时中空结构的贵金 属纳米粒子可以节约贵金属的使用量，降低材料的成本。因此，中空结构 的金属纳米粒子的合成和应用研究引起了人们极大的兴趣。目前，中空结
构金纳米粒子的制备方法主要是基于一种模板方法(Chem. Mater. 2003， 15:3176-3183，中国发明专利，CN 1730150A)。常用的模板有介孔氧化铝、 聚乙烯纳米微球、硅球和囊泡等。这种方法首先是将金在这些模板上还原 出来，然后再通过一些加热或者是溶解的方法将模板除去，最后就得到了 中空的金纳米结构。虽然该法比较容易获得空心纳米金粉体材料，但是对 模板的选择很重要，空心纳米金粉体材料的孔径直接受硬模板的粒径分布 影响，且还需要焙烧、有机溶剂溶解或化学反应法除去模板，该法制备工 序复杂。因此，不能形成规模生产。常规制备空心纳米金粉体材料的技术， 需要相对复杂的操作工艺，通用性不好，有一定的局限性。Sun等提出了一 种合成中空贵金属纳米结构的方法(Adv. Mater. 2003， 15:641-646)， 其主要原理是基于金属间的置换反应，首先在溶液中用化学还原法合成出
3较为活泼的金属银纳米粒子然后加入金的盐前驱体，在100摄氏度的条件 下回流最后得到了金中空纳米结构，其方法中需要价格昂贵的金属银作为 牺牲模板。
发明内容
本发明的目的是提供一种空心纳米金粉体材料； 本发明的另一目的是提供一种空心纳米金粉体材料的制备方法。 为探索低成本，高质量和大批量的生产空心纳米金粉体材料的方法,
本发明以硼氢化钠、柠檬酸钠、氯金酸为原料，选择价格便宜的钴作为牺
牲模板来规模制备空心纳米金粉体材料。
本发明空心球结构的纳米金生成反应机理是 3Co + 2*C/4- = 2爿w + 3Co2+ + 8CT
实现本发明的制备步骤如下
1) 、将去离子水通高纯氮排除溶解的氧气，搅拌下加入柠檬酸钠，硼 氢化钠，使去离子水中柠檬酸钠的浓度为0. 0004 0. 0006 M，硼氢化钠的 浓度为0. 03 0. 09 M;
2) 、加入醋酸钴，使去离子水中醋酸钴的浓度为0.003 0.009 M，反 应体系始终在氮气的保护下进行，合成具有纳米尺度的钴纳米粒子；
3) 、继续搅拌反应至体系中硼氢化钠消耗完毕，加入氯金酸，使去离 子水中氯金酸的浓度为0. 002 0. 006 M，于室温下进行磁力搅拌6 12 h;
4) 、将产物离心，洗涤，真空干燥4 10h，即制得空心纳米金粉体催 化剂。
依上述方法所制得的空心纳米金粉体材料的X射线电子衍射分析表明产物为纯金。进一步的投射电镜分析表明反应产物是空心结构的纳米金
粉体材料，平均粒径为20-50 nm，壳体壁厚度在2-4nm。
本发明的制备方法工艺简单，成本低廉，且可连续批量生产。
具体实施方式
实施例1-
将300 mL去离子水通高纯氮排除溶解的氧气，搅拌下加入柠檬酸钠 31mg，硼氢化钠340mg，使去离子水中柠檬酸钠的浓度为0. 0004M，硼氢化 钠的浓度为0.03M。待稳定后加入浓度为224 mg的醋酸钴，使去离子水中 醋酸钴浓度为0.003M。反应体系始终在氮气的保护下进行。即合成了具有
纳米尺度的钴纳米粒子。接着继续搅拌反应至体系中硼氢化钠消耗完毕， 加入247 mg氯金酸，使去离子水中氯金酸浓度为0.002 M，于室温下搅拌 6h。最后，将产物离心，洗涤，真空干燥4h即制得空心纳米金粉体材料。 平均粒径为20 nm，内径为16 nm。
实施例2:
将300 mL去离子水通高纯氮排除溶解的氧气，搅拌下加入柠檬酸钠39 mg，硼氢化钠680 mg，醋酸钴448 mg,使去离子水中柠檬酸钠的浓度为 0.0005M，硼氢化钠的浓度为0.06M，醋酸钴浓度为0. 006M。反应体系在氮
气的保护下进行。即合成了具有纳米尺度的钴纳米粒子。然后加入氯金酸 494 mg，使去离子水中氯金酸浓度为0.004M，于室温下搅拌8 h。最后， 将产物离心，洗涤，真空干燥6 h即制得空心纳米金粉体材料。平均粒径 为35 nm，内径为29 nm。 实施例3:将1000 mL去离子水通高纯氮排除溶解的氧气，搅拌下加入柠檬酸钠 155mg，硼氢化钠3404mg，醋酸钴2242mg，使去离子水中柠檬酸钠的浓度 为0.0006M，硼氢化钠的浓度为0.09M，醋酸钴浓度为0. 009M。。反应体系
在氮气的保护下下进行。即合成了具有纳米尺度的钴纳米粒子。然后加入 2471 mg氯金酸，使去离子水中氯金酸浓度为0.006M，于室温下搅拌12 h。 用碳酸氢钠调节PH值为8，待反应完成后，将产物离心，洗涤，真空干燥 10 h即制得空心纳米金粉体材料。平均粒径为50 nm，内径为42 nm。
权利要求
1、一种空心纳米金粉体材料，平均粒径为20-50nm，壳体壁厚度在2-4nm。
2、 如权利要求1所述的一种空心纳米金粉体材料的制备方法，其特征 在于制备步骤如下1) 、将去离子水通高纯氮排除溶解的氧气，搅拌下加入柠檬酸钠，硼 氢化钠，使去离子水中柠檬酸钠的浓度为0. 0004 0. 0006 M，硼氢化钠的 浓度为0. 03 0. 09 M;2) 、加入醋酸钴，使去离子水中醋酸钴的浓度为0.003 0.009 M，反 应体系始终在氮气的保护下进行，合成具有纳米尺度的钴纳米粒子；3) 、继续搅拌反应至体系中硼氢化钠消耗完毕，加入氯金酸，使去离 子水中氯金酸的浓度为0. 002 0. 006 M，于室温下进行磁力搅拌6 12 h;4) 、将产物离心，洗涤，真空干燥4 10h，即制得空心纳米金粉体催 化剂。
全文摘要
本发明属于一种空心纳米金粉体材料的制备方法，本发明以硼氢化钠、柠檬酸钠、氯金酸为原料，选择价格便宜的钴作为牺牲模板来规模制备空心纳米金粉体材料，在去离子水中柠檬酸钠的浓度为0.0004～0.0006M，硼氢化钠的浓度为0.03～0.09M；加入醋酸钴，使去离子水中醋酸钴的浓度为0.003～0.009M，继续搅拌反应至体系中硼氢化钠消耗完毕，加入氯金酸，使去离子水中氯金酸的浓度为0.002～0.006M，于室温下进行磁力搅拌6～12h；将产物离心，洗涤，真空干燥4～10h，即制得空心结构的纳米金粉体材料，平均粒径为20-50nm，壳体是由直径在2-4nm的金颗粒堆积组成，周围壁厚度在5-8nm。本发明的制备方法工艺简单，成本低廉，且可连续批量生产。
文档编号B22F1/00GK101433959SQ20081005164
公开日2009年5月20日 申请日期2008年12月22日 优先权日2008年12月22日
发明者刘世伟, 华凯峰, 吕翔宇, 李翠玲, 王玉江, 怡 苏 申请人:中国科学院长春应用化学研究所